[發明專利]一種基于側窗引導濾波的光場圖像熱像素點去除方法

有效

• 申請號: 202010781260.2
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111968049B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 晏旭;許冰;楊平;曾鳳嬌;馬帥;郭正華;伍俊龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于側窗引導濾波的光場圖像熱像素點去除方法，以光場圖像中心子孔徑圖像作為其他子孔徑圖像的引導圖，針對傳統引導濾波中將被處理的像素作為濾波窗口的中心而出現的邊緣模糊以及邊緣光暈等問題，選用側窗引導濾波方法，將圖像中的每一個像素點都當作邊界點考慮，將其置于濾波窗口的邊或角上。每個像素點的計算有上、下、左、右、西北、東北、西南和東南八個方向的濾波窗口，選擇八個窗口計算值中最接近該像素點的值作為輸出值。本發明針對光場子孔徑圖像間基線短，視差小的特點，選用中心子孔徑圖像作為其他視圖的引導圖，并使用了側窗引導濾波技術，相較于傳統的單圖像濾波方法，濾波圖細節增強明顯，具有優秀的邊緣保持性能。

技術領域

本發明屬于光場圖像處理的技術領域，具體涉及一種基于側窗引導濾波的光場圖像熱像素點去除方法。

背景技術

傳統相機利用傳感器或膠片來記錄空間中成像平面的光強信息，將3維場景投影到2維平面上，丟失了空間中場景的原始深度信息。近年來，隨著光場成像技術的發展，光場相機因為其單次曝光就能獲得空間中光線的強度及方向信息而作為一種新型多視角成像設備而得到廣泛的關注。目前，光場成像技術在計算機視覺領域的應用滲透在各個領域中，如多視角成像、深度估計、三維重構、圖像分割、目標識別等。然而，對于數字成像設備來說，由于圖像傳感器的內部錯誤而會不可避免地在圖像中出現孤立的極值像素點，被稱為熱像素點。相較于傳統相機，光場相機采用的是超高分辨率的圖像傳感器，因而會在圖像中產生更多的熱像素點，并且它們的數量會隨著相機的使用程度而逐漸增加，進而對前述光場成像應用的精度造成較大的影響。

目前，圖像處理領域主流的濾波器有均值濾波器、中值濾波器、高斯濾波器、雙邊濾波器、引導濾波器。其中，2013年由何凱明提出的引導濾波器通過引入一個線性模型，使輸出圖像由輸入圖像和引導圖像共同決定，在濾波的同時達到保邊的效果。并且，因為其時間復雜度與濾波核大小無關，引導濾波器是目前最快的保邊濾波器之一。但是，引導濾波器將被處理的像素作為濾波窗口的中心，會使邊緣像素點兩側的非均勻區域進行線性運算及平均處理，會不可避免地導致圖像邊緣模糊。因此，需要使用一種新的濾波方法，在去除光場圖像熱像素點的同時能夠增強細節，保持邊緣。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于側窗引導濾波的光場圖像熱像素點去除方法，該方法可在去除光場圖像熱像素點的同時，能夠增強細節，保持邊緣。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種基于側窗引導濾波的光場圖像熱像素點去除方法，包括如下步驟：

步驟1：在待處理的光場圖像中取得中心子孔徑圖像I，將其作為其他子孔徑圖像p引導濾波的引導圖；

光場圖像具有表示相機陣列平面上采樣的密集程度的角度分辨率，以及表示子孔徑圖像分辨率的空間分辨率。

步驟2：設置光場圖像引導濾波模型的參數：濾波窗口的半徑大小r，正則化參數∈，濾波器迭代次數iteration；

特別地，r為≧1的整數。傳統引導濾波窗口為以計算像素點為中心，邊長為(2r+1)像素點的正方形。本發明采用的側窗濾波技術選擇將計算像素點置于濾波窗口邊或角上，故將計算像素點置于側邊的上、下、左、右濾波窗口為(2r+1)×(r+1)像素點的長方形，將計算像素點置于角上的西北、東北、西南和東南濾波窗口為邊長為(r+1)像素點的正方形。

步驟3：從第一行第一列的子孔徑圖像開始，將子圖像的R、G、B三個顏色通道值與引導圖一起放入側窗引導濾波模型中，得到三個通道的濾波結果，將其重疊得到濾波去除熱像素點后的子孔徑圖像。

步驟4：將濾波后的所有子孔徑圖像合并得到光場圖像張量，運用光場圖像的可視化方法，依次輸出，最終得到每一張濾波去除熱像素點后的光場子孔徑圖像。

本發明與現有技術相比的有益效果在于：